Linux进程是如何创建出来的？

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ithorizon 7个月前 (10-06) 阅读数 43 #Linux

Linux进程创建原理

Linux进程是怎样创建出来的？

在Linux操作系统中，进程是系统资源分配和调度的基本单位。进程的创建是操作系统管理进程的重要环节。本文将详细介绍Linux进程的创建过程，包括系统调用、内核态和用户态的交互，以及进程控制块（PCB）的初始化。

1. 系统调用

在用户态，当应用程序需要创建一个新的进程时，它会通过系统调用（如fork()、clone()等）向内核请求创建进程。这些系统调用封装了创建进程的底层操作，允许应用程序能够以简洁的行为实现进程的创建。

2. 内核态与用户态的交互

系统调用在用户态执行时，会触发内核态的切换。具体来说，当系统调用出现时，CPU会从用户态切换到内核态，然后执行相应的内核代码，完成进程的创建操作。

3. 进程控制块（PCB）的初始化

进程控制块（Process Control Block，PCB）是内核用来管理进程的重要数据结构。在创建进程的过程中，内核会为新的进程分配一个PCB，并初始化其中的相关信息。

以下是创建进程时，PCB初始化的重点步骤：

1. 分配PCB内存空间：内核从PCB池中分配一块内存空间给新的进程，用于存储PCB信息。

2. 初始化PCB：将PCB中的各个字段设置为默认值，如进程ID、父进程ID、状态、程序计数器等。

3. 设置进程状态：将进程状态设置为“创建中”，即进程正在被创建。

4. 初始化进程上下文：包括程序计数器、寄存器等，以便进程能够从正确的位置开端执行。

5. 分配资源：为进程分配必要的资源，如文件描述符、内存等。

6. 设置进程权限：选用进程的权限要求，设置进程的访问权限。

7. 将进程添加到进程表：将新创建的进程添加到系统进程表中，以便内核能够对其进行管理。

4. 进程创建的系统调用实现

以下是Linux内核中fork()系统调用的实现过程，以了解进程创建的细节。


        static int do_fork(struct task_struct *parent, unsigned long clone_flags,
                           unsigned long stack, unsigned long pdone, int trace)
        {
            struct task_struct *p;
            int error;
            // 1. 为新进程分配PCB
            p = alloc_pidtable();
            // 2. 初始化PCB
            init_task(p);
            copy_mm(p, parent);
            p->ptrace = 0;
            p->parent = parent;
            p->domain = parent->domain;
            p->exit_signal = 0;
            p->ppid = p->parent->pid;
            p->pgid = p->pgrp = p->sid = p->pid;
            p->leader = 0;
            set_task_stack(p, stack);
            // 3. 设置进程状态
            p->state = TASK_NEW;
            // 4. 分配资源
            error = setup_new_exec(p, pdone);
            // 5. 将进程添加到进程表
            if (error == 0) {
                error = add_new_task(p, trace);
                if (error)
                    return error;
            }
            // 6. 调整父进程的返回值
            if (p->pid & 0x80000000) {
                p->pid &= 0x7fffffff;
                return -EAGAIN;
            }
            if (p->parent->pid & 0x80000000)
                return -EAGAIN;
            return p->pid;
        }